薛建成： 風能制熱在油田用熱及民用取暖方面的應用

2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。

10月17日下午，在“2023中小型風能設備行業發展交流會”論壇上,山東華業電氣有限公司銷售部長薛建成發表了題目為《風能制熱在油田用熱及民用取暖方面的應用》的主旨演講。

以下為演講原文：

各位在新能源領域奮斗的朋友們，在風能行業一直奮戰的朋友，大家下午好。關于風力發電的話題，大家已經講了很多，我今天講一下風能綜合利用。

我今天講的幾個內容：企業簡介、風力磁渦流熱泵機組原理介紹、機組油田應用、民用市場應用、儲熱介紹。

華業從事百千瓦級別的風力發電機研發和生產，50-750千瓦是主流機型。在發電的基礎上，我們研發風能綜合利用，今天我著重介紹的是風能制熱機組、風能冷熱電機組的應用。

我今天所談的風力磁渦流泵機組，分為風機制熱、國內外制熱的現狀、風力磁渦流泵機組。

風機制熱大概的原理，一是風機發電，電加熱；二是風機空氣能風能制熱；三是風能機械能磁渦流。磁渦流制熱到底是怎么來的？這一項技術是我公司和中科院熱物理所聯合開發的一款新技術，目前國內制熱和國外制熱，像丹麥、美國、日本、荷蘭，在制熱技術上類似于風力發電加熱管、加熱絲給水加熱，攪拌液體類似于電加熱。

國內研究對于風力制熱也是風能發電再利用加熱管進行加熱，或者壓縮空氣能進行制熱。這是所謂的攪拌制熱，原理是風能發電機風能轉為機械能，機械能轉為電能，電能再加熱。

這是磁渦流熱泵，外面藍色是殼體，里面是磁芯。它旋轉產生磁渦流和磁力線，類似于大家在家里燒水的電磁爐，把鍋放在一個平板上沒有火苗的直接接觸，但卻能把水燒開，它是靠線圈充電產生磁渦流，這就是簡單磁渦流熱泵的工作原理。

這個圖片是風力制熱外形，前面是風力磁渦流泵，這個要進行增速。定律也不談了，這是磁渦流熱泵的剖面圖，轉子是永磁體，定子是線圈。它產生的渦流，加速定子里面的水，正常來說里面循環加熱的是防凍液，乙二醇通過泵循環起來，再在底下加水槽儲熱。

有進水管和出水管循環，里面有一個儲熱水箱，把熱量交換到水箱當中，通過放熱管進行放熱，把熱量帶給需要的負載。這一套風電的監控系統差不太多，風電可以監控遠程操控與風機的功能，如果我給你足夠多的懸線，可以在遠程進行大數據的更改，包括風電都有原數據，可以在手機端、電腦端完成操控。

目前風機制熱應用環境挺多，所主要研究的應用場景在油田。在油田上，目前國內出產的原油含水率很高，油抽上來之后要進行油水分離，它所需要的熱量大約是抽油機的6-7倍，采油廠抽油機功率大概是30-40千瓦，每天的消耗電只有200電，但是油水分離罐是1200度。油田對熱的需求和電的需求差額很大，對于油田這個市場來說，目前大部分是燒自己的伴生氣，會做集中的供熱水站，對一些天然的燒柴油。我們這個風熱機組出來的直接是熱，不再產生電。免機械能轉電能的效能增多，這個是油田上的應用。一般來說，對于一個單頂采油廠，可以滿足供熱。這個是我們勝利油田50千瓦風熱機組的運行數據。

遠程監控系統可以對風機進行監控，在遠程不僅通過電腦看到它的運行數據，還可以加上視頻攝像頭看它的外觀。

民用市場，風能制熱的應用可以說有兩個類型：一是基本戶用，這是10千瓦小風機制熱系統，基本上能夠滿足四五十平方米的家庭取暖應用。線代表輸入和輸出，通過乙二醇的防凍液，在這里進行去熱材料的交換，直接給用戶定暖氣片就可以。

二是滿足單個家庭的，5-20千瓦，滿足200平之下房間的供暖，工業級別100千瓦到幾百千瓦風機制熱的應用，圖上是100千瓦的風能制熱機組，這是為一家酒店提供熱量。這個風電機在3000小時左右，相當于制熱來說能到3600小時左右，本身發電的機組，100千瓦的機組最大輸出不會超過110，要不然會把電機燒了，但是對于風熱機組的熱泵，我可以實現小馬拉大車，100千瓦的系統可以配150千瓦的熱泵，在風資源好的時候，可以實現比風力發電要超發多的風熱應用。

它的轉換效率有幾個，機械效率是100%，電流效率是97%。

提問：風機壞了怎么辦？

回答：修，如果有剛需這一套系統都有電的伴熱系統，因為風的資源是不可控的，風小不能有足夠的能量，所以會用上。我們做孤島的電網系統風光、柴、儲，必須要配柴油。

提問：風轉換效率額定30%轉換成電。

回答：制熱和發熱的比值，您說的是發電，把風光利用系數都用上了，1平方米有300W的能量，而我這個要比電高1.2倍。機械能直接轉化為熱能，少一個電轉化的環節。

提問：通過防凍液傳導熱。

回答：是的，它是傳導介質，叫磁波流制熱器。

提問：最后電還要生出熱？

回答：我說的伴熱是作為輔助能源，如果說你對熱是剛需，這個時候停風，我的熱還要有需求，只能借助這個。風光、柴、儲，你儲能我儲熱，風大的時候我熱用不了怎么辦？電用不了可以儲存？那么熱怎么存？我這里談熔鹽儲熱，它是相變材料出熱，有低溫相變材料和高溫相變材料，根據場景的不同選擇低溫和高溫，我這里是低溫，因為產生的熱量是80度左右，客戶對于熱的需求大概是60多度就可以，相變材料是儲熱的固體變成液體，相變之前可以吸收大量的熱量。

提問：風機主要是發電，熱之后用時怎么保證？人用電的更多，用熱的相對較少，變成供熱用的時間不是減少了嗎？

回答：這個是單純制熱，根據客戶的需求可以進行調節。

提問：經濟性怎么樣？

回答：首先是制熱的效率是發電的1.2倍，但是它的成本只有電的70%。它少了復雜電控系統邏輯。

提問：多了一套系統。

回答：這個是很便宜的，熔鹽儲熱成本是電成本的十分之一。

提問：這一套儲熱系統和傳統的制熱系統，成本相比大概是高還是低？

回答：風熱的效率是電的1.2倍，價格是風電的70%，這就是風熱系統的優點。風電加熔鹽儲熱，儲熱和儲電做對比，我說的十分之一是大批量的，正常油田單電采油廠的應用，現在電按照1300一度電的儲能，我儲熱只有200塊錢。

提問：儲水好，還是鹽好？

回答：當然是鹽好，鹽熱比值是水的三四倍，你要用水，同樣1000瓦時的熱，1方熔鹽需要6方水的體積。

提問：時間有限，讓他把這個講完大家再有問題，私下下面可以加微信留下聯系方式繼續深入的交流。

回答：我把熔鹽儲熱大約講講就行了，熔鹽儲熱相變材料儲熱，熔鹽儲熱只是一個方向，實際上百度上熔鹽儲熱可以查得到的，只是我們把它做成產業了。

這是油田的儲熱水箱，這是熱交換的盤管，在箱子里達到油水分離，如果水冷做不了，必須要加熱，謝謝大家。不要以為熔鹽儲熱是新話題。

（以上根據演講速記整理，未經演講人審核）